Tworzone przez nas projekty elektroniczne mają tę wspólną cechę, że przychodzi taki moment, gdy trzeba je wcielić w życie. Mówiąc inaczej ze schematu musimy wykonać płytkę elektroniczną, moduł, czy jak to chcecie jeszcze nazwać. Podejście profesjonalne polega na przygotowaniu projektu płytki, następnie wygenerowaniu plików Gerber i zlecenie produkcji wyspecjalizowanej firmie. Tam nasz projekt trafi na profesjonalne maszyny wykorzystujące m.in. technologie poligraficzne. Po kilku tygodniach otrzymujemy eleganckie płytki. No dobrze, a co z hobbystami, którzy nie potrzebują 500 sztuk tej samej płytki, tylko chcą wykonać 1-2 sztuki, najlepiej w jeden wieczór i do tego niskim kosztem?

Historycznie malowało się ścieżki ręcznie (najpierw lakierem, potem naklejkami bądź flamastrami. Dzisiaj te techniki odchodzą w zapomnienie, a hobbyści w większości korzystają z dwóch podstawowych technik: termotransferu i metody fotochemicznej. Termostransfer jest stosowany powszechnie, jako metoda szybka, prosta i tania, niestety ma swoje ograniczenia chociażby dotyczące minimalnej szerokości ścieżek. Oczywiście są osoby, które po dostosowaniu np. laminatorów osiągają tą techniką naprawdę niezłe rezultaty, jednak większość z nas używa termotransferu tam, gdzie potrzebujemy ścieżki o standardowych szerokościach (powiedzmy z zakresu od 16 milsów w górę). Fotochemia pozwala osiągnąć powtarzalne płytki ze ścieżkami o szerokości kilku milsów, jednak wymaga ona zdecydowanie wyższego rygoru technologicznego, przygotowanego warsztatu i pociąga za sobą pewne koszty.

Moje projekty zazwyczaj nie wymagają super cienkich ścieżek, stąd termotransfer do tej pory był dominującą technologią. Jednak pojawiły się pomysły wymagające użycia nowoczesnych układów scalonych w obudowach o rastrze 0,65mm, czy 0,5mm. Wystarczy wspomnieć Atmegę w obudowie TQFP. I właśnie takie wyzwania sprowokowały mnie do pracy nad trzecią, mniej znaną technologią, czyli chemotransferem. Ogólnie rzecz ujmując, chodzi o przeniesienie tonera z kartki na laminat bez użycia wysokiej temperatury, za pomocą odczynników chemicznych. Klasycznie są to alkohol i aceton (jako czynnik rozpuszczający toner), czasem stosuje się też benzynę ekstrakcyjną.

Osobiście użyłem acetonu (cz.d.a.) i tzw. IPA (2-Propanol cz.d.a.). Stosowanie tych czystych chemicznie wersji nie jest konieczne, należy jedynie pamiętać, że przemysłowe ich wersje mogą zawierać np. pewną domieszkę wody, która w tym procesie nie jest wskazana. Cała procedura jest prosta i można ją opisać w kilku krokach:

  1. Przygotowanie laminatu - na razie czyszczę go papierem ściernym o gradacji 1000, następnie myję w ksylenie, a przed samym transferem przemywam odbarwionym denaturatem (w metodzie termotransferowej laminat przemyty księżycówką na kościach zdecydowanie chętniej przyjmował toner),
  2. Przygotowanie roztworu - najtrudniej jest trafić z optymalną proporcją, ja stosuję 3 części objętościowe acetonu i 8 części alkoholu (nieprawidłowe proporcja powodują odklejanie się tonera od miedzi - mamy za mało acetonu lub rozmywanie się ścieżek - tu jest za dużo acetonu),
  3. Laminat kładziemy na stole miedzią do góry, nanosimy kilka kropli (przy małej płytce) roztworu i nakładamy wydruk ścieżek tonerem do laminatu; następnie dość szybko nakrywamy taką "kanapkę" złożonym ręcznikiem papierowym i delikatnie dociskamy palcami papier do laminatu (nie może to być silny nacisk, bo "popłynie" nam toner); proces ten u mnie trwa 3 minuty, ale w zależności od zastosowanych substancji czas ten może być inny,
  4. Po upływie rzeczonych 3 minut zdejmujemy papierowy ręcznik i dajemy płytce z przyklejonym papierem kredowym kolejne 3 minuty na wyschnięcie (aceton odparuje zapewne już po pierwszej minucie),
  5. Płytkę wkładamy na 5 minut do ciepłej wody z kroplą "Ludwika", po tym czasie delikatnie zdejmujemy górną warstwę papieru kredowego, zostawiając dolną warstwę przyklejoną do płytki,
  6. Teraz wkładamy płytkę do mocno ciepłego roztworu octu i wody (1:1) i po ok. 3-5 minutach papier sam odkleja się od laminatu (toner na płytce jest lekko pokryty resztami kredy, wystarczy przetrzeć go delikatnie opuszkami palców i zanurzyć ponownie w wodzie z octem - resztki kredy przereagują z kwasem octowym),

Po wysuszeniu płytki możemy ocenić jakość transferu tonera, oczywiście zdarzają się transfery mniej lub bardziej udane, jednak w domowych warunkach zawsze należy się liczyć z mniejszą powtarzalnością, niż w warunkach przemysłowych.

Oto przykład płytki, jaką wykonałem dla sprawdzenia "mocy" metody chemotransferowej, nie jest to jeszcze ideał, ale wydaje się to jakość, którą można z powodzeniem stosować do wykonania prototypu płytki elektronicznej w domu.

Jak widać, jest nieźle, zważywszy że to pierwsze moje kontakty z nową metodą. Udało się uzyskać ścieżki 8 milsów (około 0,2mm) przy odległości ścieżek i padów od masy również 8 milsów.

Dociekliwi zapewne spytają o kilka drobnych artefaktów. Nie określiłem jeszcze przyczyny ich występowania, może to kwestia składu tonera drukarki laserowej, może sposobu odtłuszczania, sądzę że w trakcie używania tej metody rozwikłamy tę zagadkę. Niewykluczone, że nie będą one miały negatywnego wpływu na proces trawienia, to jeszcze muszę sprawdzić w praktyce.

Podsumowując temat chciałbym jeszcze dodać, że wbrew pozorom jest to metoda tania. Do dzisiejszych prób przygotowałem 2,2ml mieszanki, po wykonaniu 4 transferów (ten projekt testowy ma wymiary 35x25mm) pozostało mi jeszcze 0,6ml roztworu. Czyli akurat na piątą, a może i szóstą próbę. Z uwagi na łatwość, z jaką aceton ulatnia się z pojemników nie zalecam przechowywania gotowej mieszaniny, jestem zwolennikiem przygotowywania niewielkiej ilości odczynnika przed samym procesem.